极端丰中子氟、氖等同位素的壳模型研究

Within the framework of nuclear shell model, considering the latest experimental results obtained on the radioactive beam facility, we propose to expand the new effective interaction, which was suggested by the applicant and his collaborators in psd model space in 2012, to a larger model space. We plan to study the structure of the extremely neutron rich F, Ne and neighbouring isotopes by using the proposed effective interaction: 1) Expand the recently suggested effective interaction in psd model space to the psdp3/2f7/2 model space. We hope that the observed energies of ground and excited states of C, N, O, F, Ne, and nearby isotopes can be well reproduced simultaneously by optimizing the parameters of the effective interaction. 2) Investigate the neutron drip lines of F, Ne and nearby isotopes with the present effective interaction while it can exactly describe the drip lines of C, N and O isotopes. The energy levels, electromagnetic transitions, beta decay, and other properties of these nuclei will also be studied. 3) Through the spin-tensor decomposition method, decompose the present effective interaction to its each component, central force, spin-orbit force, and tensor force. The microscopic reason of the difference between neutron drip line of O and F isotopes can be investigated through the nucleon-nucleon force. The present project improves the description of known properties of nuclei being studied. The present effective interaction is determined more exactly. Thus a more reliable research can be performed systematically on the nuclei being studied. The present work is helpful for further experimental and theoretical researches.

结合国内外在新一代放射性束物理装置上进行的实验，本项目计划在原子核壳模型框架下，扩展申请者等人于2012 年提出的psd 空间有效相互作用，从而研究极端丰中子氟、氖等同位素的性质：一、扩展psd空间有效相互作用至psdp3/2f7/2 空间，通过优化相互作用参数，使之能够同时描述好碳、氮、氧、氟、氖等同位素已知的基态和激发态能量；二、在此基础上更可靠地研究氟、氖等同位素的中子滴线位置，以及滴线附近核的能谱、电磁跃迁、Beta衰变等性质；三、通过自旋-张量分解方法，分解有效相互作用至中心力、自旋轨道耦合力和张量力这三个分量，从核力层次研究氧、氟同位素中子滴线位置显著差距的原因。本项目预期能显著改善对所研究原子核已知性质的理论描述，使新的有效相互作用更加精确，从而更可靠地系统研究该区域原子核的未知性质，为进一步实验和理论工作提供参考。

新一代放射性束装置极大地拓展了原子核的版图，越来越多的极端丰中子和丰质子核被发现和研究。本工作的主要研究内容为通过壳模型研究极端丰中子氟、氖等同位素以及其他极端丰中子和丰质子核，包括：1、通过多空间多相互作用研究氟、氖等同位素的中子滴线和其他性质；2、研究质量数20附近的丰质子核中的弱束缚现象；3、构建壳模型相互作用研究132Sn“东南方”原子核的性质；4、研究理论模型的不确定度等。这些研究的重要结果、关键数据和科学意义包括：1、通过多空间多相互作用研究并与实验值进行系统和全面地比较，可以区分氟、氖各个同位素中反常宇称态的来源以及壳层激发对中子滴线位置的影响；2、考虑弱束缚效应研究质量数20附近丰质子核，直接通过微观核力计算弱束缚带来的修正并很好地重现了这些原子核的观测性质，理论上更为自洽，结果不依赖于实验数据，具备较强预言能力，比如此相互作用很好地给出原子能院核结构实验组近期测量的22Si的β衰变分支比和相对寿命；3、构建壳模型相互作用研究132Sn“东南方”并位于现在探测极限的核，在能够描述附近原子核谱学性质的基础上，预言了8个可能的同核异能，并预言其中1个同核异能态为中子放射性候选态，其中子衰变和γ跃迁寿命相当，此工作发表1个月，即有实验报告此区域核的首个谱学实验数据132Cd的2+态能量，与理论计算相符；4、项目负责人独立提出不确定度分解方法并用于液滴模型，通过此方法估计的统计和系统不确定度的分布可以很好地描述液滴模型与实验结合能间的误差分布，并给出与液滴模型物理意义一致的结果。本项目执行期间成果丰硕，发表相关研究论文10篇，其中6篇在SCI收录期刊（2篇Physics Letters B，两篇Physical Review C），并有多篇受资助工作在投稿中和准备中。与北京大学、南京大学、中科院近代物理研究所、瑞典皇家工学院、东京大学、日本大学、英国萨里大学等单位的研究组展开了合作，参加国内外学术活动近30次。相关工作被美国、法国、英国、德国、瑞典、澳大利亚、日本、波兰、巴西等国的研究人员引用。在资助期间指导18名硕士生毕业论文（已毕业9名）。